Uma membrana é uma barreira capaz de separar um ou mais componentes de uma mistura. Na pesquisa realizada no Departamento de Engenharia Química utilizamos membranas poliméricas para efetuar a separação de gases e de líquidos. Desta maneira, a membrana pode ser entendida como um filtro, mas recebe este nome porque é capaz de selecionar espécies menores do que aquelas separadas através dos meios filtrantes comuns, resultado de uma maior tecnologia associada à produção destes filmes.

As membranas poliméricas dominam o mercado, dada a sua versatilidade e baixo custo de produção. Atualmente, cerca de 90% das membranas comercializadas é polimérica.

Aqui no nosso grupo, investigamos o preparo de membranas densas (sem poros), ideais para separar moléculas cujo tamanho é muito próximo, como O2/N2, e porosas, que separam as espécies pela diferença de tamanho.

Utilizando um enfoque mais aplicado, também temos investigado o uso de membranas para setores industriais diferentes. Neste sentido, eu destacaria o uso de membranas para separar biocombustíveis, como o biobutanol, um potencial intermediário para biorrefinarias. O processo com membrana relacionado é conhecido como pervaporação, jáque o butanol permeia e evapora na medida em que atravessa a membrana.

Na área ambiental, investigamos recentemente o tratamento de efluente proveniente da lavagem de veículos. Este projeto é uma parceria com o Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da UFMG, num trabalho de fim de curso de graduação em Engenharia Química, LOP. Os resultados foram muito promissores, com diminuição significativa da turbidez da amostra e os alunos observaram a efetividade do uso de membranas para tratar este efluente.

Na área de energia, uma das aplicações clássicas de membranas é na separação de gases. Temos trabalhado no desenvolvimento de membranas com propriedades especiais para separação de CO2 do gás natural. Este projeto é parceria com professores dos Departamentos de Física e de Química do ICEx/UFMG, e consiste na incorporação de nanomateriais de carbono, como nanotubos ou grafeno, em filmes poliméricos visando melhorar o desempenho das mesmas com relação à seletividade. As membranas contendo grafeno em sua estrutura permitem uma camada muito fina e seletiva, capaz de tornar o processo viável economicamente.

Vale destacar também a adequação do uso de membranas em indústrias alimentícia, cosmética e farmacêutica, já que, em sua maioria, os processos não requerem o uso de condições drásticas de temperatura, pH ou mesmo mudança de fase. Nesta área, eu gostaria de destacar o uso de membranas para clarificação de sucos de frutas, que permite reduzir a turbidez com consequente aumento do tempo de prateleira, além do fracionamento da apitoxina, veneno de abelha, que consiste em uma mistura de proteínas e peptídeos, alguns alergênicos e outros com atividade comprovada na cura de doenças, como a artrite.

Temos desenvolvido também sistemas para liberação controlada de substâncias, que simplificadamente podem ser entendidos como o encapsulamento das espécies ativas em uma matriz polimérica que controla a taxa de liberação do medicamento com o tempo. As aplicações vão da área médica à agrícola, dependendo da espécie a ser liberada.

O estudante que se interesse por esta área precisa ter em mente que a relação entre a estrutura do material, juntamente com suas propriedades de transporte (fluxo e seletividade), que são muito dependentes do modo de operação dos equipamentos, é que vão garantir o sucesso da membrana em uma dada aplicação. Como são diversos os processos que utilizam membranas, e como eles estão em estágios diferentes de desenvolvimento, é possível realizar uma pesquisa mais básica ou aplicada, de acordo com o perfil do pesquisador/estudante.

Agradeço à equipe do SemprEQ pelo convite e espero que tenham gostado das informações. Se tiverem dúvidas, entrem em contato. Será muito bom falar um pouco mais sobre membranas.

Kátia Cecília de Souza Figueiredo, Set 22, 2016. Texto editado em 17 de março de 2018

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